盾构近距离穿越高架桩基的施工影响与保护措施

周志新

（唐山学院， 河北 唐山 063000）

在城市软土层进行城市隧道或者地铁建设时，采用盾构施工法能有效的提高工程建设的速度。盾构施工法在施工过程中具有机械化程度高、对底层适应能力强、能够对地面变性进行有效控制等优点[1]。即使盾构施工法有以上优点，但我们采用盾构施工法在桩基附近施工或者从桩基附近穿越时，其也会对土体产生扰动，进而可能影响到桩基础的受力，造成安全隐患，所以我们在采用盾构施工法穿越桩基时，一定要采取有效的措施对桩基进行保护。

1 盾构机的种类及盾构施工基本原理概述

1.1 盾构机分类

目前盾构机的种类较多，一般情况下对盾构机的分类可以根据平衡开挖面前方水土压力方法的不同将其大致分为土压平衡式、泥水加压式、压缩空气平衡式、机械支撑稳定式、敞口开胸式以及混合式等几种类型[2]。而在我国现阶段，投入使用的数量较多和范围较广的盾构机主要是，土压平衡式盾构机和泥水加压式盾构机。其中泥水加压式盾构机通常被运用在含水量较为丰富的软土土质中，而土压平衡式盾构机则是在泥水加压式盾构机的基础上改良和研发出来的新型盾构机，其可以运用的施工范围较广，能在冲积粘土、砂质土、砂、砂砾、卵石等地质中施工，但其工作效率要低于泥水加压式盾构机[3]。

1.2 盾构施工的基本方法和原则

首先，盾构施工法要在盾构隧道的起始端和终点端分别建立一个工作井。第二，要将盾构机的各个部分运送到工作井内，并在井内将盾构机安装完毕。第三，在工作井内确定和调整好盾构机的施工位置，并利用千斤顶将盾构机从起始工作井运送到设计轴线。第四，在盾构机开始工作后，在保证其沿设计轴线推进的同时，要不断的将输送设备运送过来的土体，利用龙门吊车运送到地面，进行及时的处理，还要做好衬砌管片的安装工作。第五，在衬砌管片的安装过程中，要保证盾构机周围预先设置好的注浆管能及时的向衬砌周围的空隙中注浆，从而更好的使衬砌环的位置获得固定，加固周围地层避免地层移动的发生。最后，在盾构机完成施工任务后，将盾构机引导进入终端工作井，拆除盾构机或者将盾构机投入到下一阶段的施工当中。

2 盾构近距离穿越高架桩基的施工影响

第一，在盾构工程的施工过程中，因为各种因素和干扰，盾构隧道的施工参数，以及支护设施的参数都会发生改变，那么在盾构隧道施工时其周围的土体就会相应的受到扰动，土体受到周围物理力学性质和应力场改变带来的一系列影响，土体本身的稳定和平衡状态就会被打破，土体就会不可避免的发生变形，而这种变形的发生又会迫使土体自身根据变形进行相应的调整，直到土体的应力场重新平衡，这种改变才会停止，地层的变形也就同时停止。第二，盾构隧道的施工可能使桩基产生沉降，这是因为在盾构施工过程中造成的地形变化，会影响到桩体周围的土体，使桩体周围的摩擦力和阻力发生变化，降低桩基的承载能力，导致桩基沉降现象的发生。第三，桩基发生沉降后，由于不同桩体周围的受力情况改变不同，不同桩基的沉降幅度也不同。这就会导致当沉降现象传递到上部建筑结构后，会引起由不同桩基沉降导致的上部结构的差异沉降，加大上部建筑结构受到的附加力，导致上部建筑结构出现局部开裂等问题。

3 盾构隧道临近建筑物桩基施工时的对策

3.1 桩间差异沉降的控制措施

施作钻孔灌注桩和复合错杆桩能够有效减小地表沉降，自身吸收了盾构开挖所产生的大部分变形，缓解了桥梁桩基周围土体的扰动，对既有建筑结构及轨道结构的影响通到了良好的保护作用[4]。同时，施作复合锚杆桩能更好的实现对既有建筑结构的保护。

3.2 做好盾构隧道临近建筑物施工的监测

第一，对盾构施工经过的建筑物本身原有的裂缝数据、倾斜程度和沉降量进行记录和监测。第二，对建筑物桩基周围土体的水土压力和土体变形程度进行记录和监测。第三，对盾构机施工的参数进行严格的记录和监测，包括盾构机施工姿态、土仓压力、出土率、注浆填充率和注浆压力等的监测[5]。上述监测点的布置要尽早进行，最晚也应该在盾构机到达的前15 天完成监测点的布置工作。具体的监测频率应该结合当地的实际情况和监测数据变化进行相应的调整，但要明确盾构机头到达的前1 天和盾尾脱出后的3 天为重点监测时段，务必要确保这一时间段内监测结果的准确性。最后，盾构隧道施工单位和工程管理单位要重视监测信息的收集与反馈。

3.3 盾构隧道临近建筑物施工的加固措施

首先是在盾构隧道施工过程中，加固建筑物本身的措施。这类针对建筑物本身的加固措施主要有加固墙、加筋和设置支撑来实现对建筑物上部进行加固的措施，也有通过加固桩、锚杆等对建筑物基础进行加固的方法[6]。而我们在盾构施工过程中，具体采取哪种对建筑物本身的加固措施，就要结合实际情况和建筑物本身的上部结构以及基础特点进行合理的选择。

其次就是在盾构施工过程中，对建筑物地基实施加固的措施。这类措施主要可以分为以下三点：第一，对盾构机周围的土体进行加固，避免盾构机周围的土体在施工过程中出现松弛和扰动，从而最大限度的减小盾构工作区域地层的变形。第二是设置帷幕排桩，将建筑物和盾构隧道之间进行隔离，阻隔盾构机掘进的影响，实现有效的对地基变形的控制。这种帷幕排桩的隔离方法主要用于盾构机侧穿建筑物的情况。第三则是从建筑物本身的地基入手，重点提升建筑物地基的强度和承受能力，避免建筑物出现沉降。

4 结束语

综上所述，在当前阶段我国城市中的地下轨道建设和隧道挖掘离不开盾构施工方法，而盾构施工法又不可避免的会对临近建筑物的桩基周边土体产生影响。因此，我们就要在今后的盾构施工过程中，尽量完善和创新盾构施工中的建筑保护措施，将盾构施工对建筑的影响减到最小。